现场控制设备在可视化节能平台中的应用和优势

9.5.3.1 节能可视化综合平台

节能可视化综合平台主要包括电能可视化系统平台及非电能可视化系统平台建设两部分。

1)电能可视化系统平台(图9-17)

图9-17 电能可视化系统平台

本改造项目电能监控包括输配电监控和设备用能监控,其中输配电监控系统可分为用户层、控制层、现场层。

(1)用户层。节能数据服务器可接入工厂的LAN局域网,这样所有接入局域网的计算机只需通过Web浏览器,即可实现电力实时数据的监视和电能数据的分析。并且根据工厂的需求,可以定时、定内容地向相关部门人员的邮箱发送日、月、年报表,为工厂做节能管理、分析、改善提供了一个有效持续的平台。

(2)控制层。作为CC-Link的主站,控制层的PLC负责搜集并将数据送至节能数据服务器。

(3)现场层。多功能电表可以计测多种电力重要数据,并通过CC-Link现场高速总线,以最节省线缆和最简单的工程量,即可完成现场设备能耗的采集,是可视化检测系统的数据基础。

2)非电能可视化系统平台(图9-18)

图9-18 非电能可视化系统平台

(1)白煤和煤气。外购白煤,经过10台煤气发生炉产生煤气作为燃气,主要用于冶铸厂、锻件厂、特种钢公司、金属结构车间等各种工业窑炉和工艺加热等。

(2)烟煤和蒸汽。所产蒸汽主要用于冶铸厂真空脱气装置(约占45%)、锻件厂燃料油储存、输送、保温和燃烧雾化,动能公司煤气发生炉用汽及少量生活用汽等。

(3)氧气。氧气发生站制氧机组所产氧气主要用于冶铸厂电炉炼钢吹氧、锻件厂大截面火焰切割、金结构车间火焰切割及其他车间的维修。

(4)水。上海重型机器厂有限公司的水取自黄浦江,清水主要用于生活用水,浑水用于补充循环冷却水。

在对不同的非电能源品种进行监控时,采用不同的监测仪表。

①原有带有通信功能的仪表。对于原有带有通信功能的非电能仪表(包括水表、流量计、压力变送器等),通过转换装置转换成CC-Link网络格式接入CC-Link现场总线。

②原有模拟量输出仪表。对于原有具有模拟量输出的非电能仪表(包括水表、流量计、压力变送器、测温电阻等),通过接入远程模拟量模块或远程温度输入后再接入CC-Link网络。远程模块都将安装在现场的集中仪表柜中。

对于原有无法提供第二路模拟量输出的仪表,采用模拟电流分配器将原先的单路信号分配成多路。这样做的优点在于可以既不破坏原先的计量系统,也不用安装新的计量仪表,但需要与企业计量管理部门进行沟通,达到认可的标准。

9.5.3.2 网络系统

节能可视化平台系统是针对上海电气上重铸锻有限公司的电、蒸汽、天然气、煤气、煤、氧气、水等能耗量进行实时的测量,并把这些测量数据通过节能数据收集服务器(ECO Web Server)上传到企业网,通过企业网把实时的能耗数据显示在任何一个网络结点上,同时配合可视化综合管理软件,使得能耗可以被随时监视。

上海电气上重铸锻有限公司节能可视化平台信息层网络主要由位于各个区域的PLC总站和位于技术中心机房的主服务器构成,各个总站通过公司原有的以太网与主服务器进行互联。本系统分为以下五层:

(1)现场计测层。由现场仪表(包括多功能电能测量仪、热电偶及相应模块、流量计或水表等)组成,通过CC-Link现场总线传输至现场控制层的CC-Link主站模块中。

(2)现场控制层。由分站可编程控制系统组成,负责采集、转换、上传能耗数据。

(3)本地信息层。由高速光纤网络构成,通过CC-Link IE现场总线或企业以太网将现场数据传输至总站的高性能PLC可编程控制系统。(www.xing528.com)

(4)总站控制层。由高性能PLC可编程控制系统和节能数据收集服务器(ECO Web Server)组成,负责整合总站下各分站的现场计测数据,并在节能数据收集服务器中做安全备份,同时通过控制层中的MES接口向主服务器发送能耗数据。

(5)远程信息层。由主服务器和高速光纤网络传输系统(企业以太网)组成,负责企业能耗数据的存储、备份和历史追溯,是可视化节能系统的核心部分。

9.5.3.3 现场控制设备(FCDS)

1)现场控制设备的优势和应用背景

在可视化节能平台建立的基础上,上层平台可以掌握现场能源利用情况,并通过原单位管理等一系列能源管理体系进行全厂能耗的综合利用,并有效实现管理节能。

根据有效的节能管理体系,现场除需要实现对能源的考核,还须实现在全厂范围进行人员的考核,以实现事先设定的节能目标。

全公司人员的考核需建立在现场人员对能耗应用掌握的基础上,因此,现场能源使用情况和能源管理体系的实时显示则是有效能源管理体系的重要组成部分。

2)现场控制设备所能实现功能

(1)现场实时用能情况的显示。在上层平台掌握用能情况的基础上,该功能还可以使现场工作人员及时掌握整个生产过程的用能状况,并根据当前能耗及时调整生产,从源头实现有效的节能。

(2)生产管理系统。工艺流程状态控制根据不同的操作权限,赋予现场操作人员相应的权限,在现场实时掌握工艺流程的进行状况,并结合能量控制及时调整。

①加工量的实时控制。在现场实现产品加工量的实时显示,同时,允许现场操作人员输入当班的预计加工量,同时由自动化系统统计现场实际加工量,在以上数据的基础上,操作人员可以预先根据预计加工量估算单位产品的能耗,并与实际单位产品能耗进行比较,以便及时对生产进行调整和改善,并由现场提供有效节能的依据。

②产品合格率的实时控制。通过布置在现场的现场控制设备,操作人员可以根据预先设定的产品参数与实际生产产品的参数进行及时比对,以便及时了解产品合格状况,并及时做出调整,同时,也有助于当班人员及时了解有效的能源消耗情况(合格产品所消耗的能源)。

3)产品能源的综合考核

该功能可以实现现场操作人员根据相应的权限录入个人当班情况的信息,如产品的规格、加工量、加工时间,操作人员的当班时间及现场异常情况等,管理层和现场人员均可根据以上信息了解现场生产的状况,并对产品的生产进行综合评估。

同时,对于非批量生产的零件,也可以根据当班人员录入的产品规格(如尺寸、形状、重量、原材料等)、加工时间和加工状态(如炉温、炉压等)等一系列信息,对其进行综合考核,为计算原单位能耗提供有力依据。

4)生产计划的综合规划

现场控制设备可以通过数据库系统在现场显示由生产计划部门制定的生产计划,这使得现场操作人员可以根据权限随时了解当前的生产任务,并在当班结束时向系统录入实际的生产情况,以便于生产计划部门进行生产计划的综合规划,同时,动能公司也可以根据生产计划的综合规划实时分析能源的需求,以便及时调整能源的生产和供给。

5)异常情况的报警和反应

现场控制设备可以根据生产计划和对电力、煤气、氧气等能源消耗的监测判断现场生产的异常状况,对其做出报警,并及时将该状况反映给管理层。

6)现场生产和管理层的无缝沟通

现场控制设备可以通过分布于生产现场的各种工业网络接口(CC-Link、CC-Link IE、以太网等)和实施数据库系统,实现与管理层的无缝沟通,使管理层可以实时了解生产现场的生产情况,包括产品的加工量、产品的加工工艺、生产部门的生产计划以及现场能源的实际使用情况。

现场控制设备的配置使得管理层可以通过现代化的通信手段,实时不间断了解现场的生产计划和实际生产情况,以便及时对生产做出调整,同时,也能够及时掌握生产的异常情况,并实施应急措施。